Шкала абсолютная: Измерение. Шкалы измерений

alexxlab | 14.12.1993 | 0 | Разное

Абсолютная шкала

Абсолютная шкала – в которых единственными допустимыми преобразованиями являются тождественные преобразования: . Это означает, что существует только одно отображение эмпирических объектов в числовую систему. Отсюда и название шкалы, так как для нее единственность измерения понимается в буквальном абсолютном смысле.

Абсолютные шкалы применяются, например, для измерения количества объектов, предметов, событий, решений и т.п. В качестве шкальных значений при измерении количества объектов используются натуральные числа, когда объекты представлены целыми единицами, и действительные числа, если кроме целых единиц присутствуют и части объектов.

Абсолютные шкалы являются частным случаем всех ранее рассмотренных типов шкал, поэтому сохраняют любые соотношения между числами оценками измеряемых свойств объектов: различие, порядок, отношение интервалов, отношение и разность значений и т.д.

Кроме указанных существуют промежуточные типы шкал,

такие, например, как степенная шкала () иее разновидность логарифмическая шкала ().

На рис.3.6 изображено соотношение между основными типами шкал в виде иерархической структуры основных шкал.

Рис.3.6. Иерархическая структура основных шкал

Здесь стрелки указывают включение совокупностей допустимых преобразований более «сильных» в менее «сильные» типы шкал. При этом шкала тем «сильнее», чем меньше свободы в выборе . Некоторые шкалы являются изоморфными, т.е. равносильными. Например, равносильны шкала интервалов и степенная шкала. Логарифмическая шкала равносильна шкале разностей и шкале отношений.

Шкалы наименований и порядка являются качественными шкалами. В шкале наименований описывается различие или эквивалентность объектов, а в шкале порядка – качественное превосходство, отличие объектов.

В этих шкалах нет понятия начала отсчета и масштаба измерения.

Шкалы интервалов, отношений, разностей и абсолютная шкала являются количественными шкалами. В этих шкалах существуют понятия начала отсчета и масштаба, которые выбираются произвольно. Количественные шкалы позволяют измерить, на сколько (шкалы интервалов и разностей) или во сколько (шкалы отношений и абсолютная) раз один объект отличается от другого по выбранному показателю.

Выбор той или иной шкалы для измерения определяется характером отношений между объектами эмпирической системы, наличием информации об этих отношениях и целями принятия решения. Применение количественных шкал требует значительно более полной информации об объектах по сравнению с применением качественных шкал.

Следует обратить внимание на правильное согласование выбираемой шкалы измерения с целями решения. Например, если целью решения является упорядочение объектов, то нет необходимости измерять количественные характеристики объектов, достаточно определить только качественные характеристики. Типичным примером такого решения является подведение определение наилучших предприятий. Для решения этой задачи, как правило, не требуется определять, на сколько или во сколько раз один объект лучше другого, т.е. нет необходимости при таком измерении пользоваться количественными шкалами.

Шкалы измерений в метрологии | Виды шкал: номинальные, абсолютные, порядка, отношений, интервалов

Метрология и стандартизация

Шкала измерений – это совокупность значений, позволяющих количественно или качественно отобразить свойства объекта измерений. Разнообразные проявления (количественные или качественные) любого свойства образуют множества, отображения элементов которых на упорядоченное множество чисел или в более общем случае условных знаков образуют 

шкалы измерения этих свойств. Шкала измерений количественного свойства является шкалой физической величины. Шкала физической величины – это упорядоченная последовательность значений ФВ, принятая по соглашению на основании результатов точных измерений.

Виды шкал измерений

В практической деятельности необходимо проводить измерения различных величин, характеризующих свойства тел, веществ, явлений и процессов. Некоторые свойства измерительных шкал в метрологии проявляются только качественно, другие – количественно.

Шкала – упорядоченный числовой или символьный ряд значений, отражающий допустимые вариации значений измеряемой величины.

В соответствии с логической структурой проявления свойств различают пять основных видов шкал измерений: шкалы наименований, шкалы порядка, шкалы интервалов, шкалы отношений, абсолютные шкалы.

Номинальная шкала (шкала наименований)

Рисунок – Пример номинальной шкалы (атлас цветов)

Такие шкалы измерений в метрологии используются для классификации эмпирических объектов, свойства которых проявляются только в отношении эквивалентности эти свойства нельзя считать физическими величинами, поэтому шкалы такого вида но являются шкалами ФВ. Номинальные шкалы, или, как их еще называют шкалы наименований так же называют шкалами измерений, или шкалами классификаций. Это самый простой тип шкал, основанный на приписывании качественным свойствам объектов чисел, играющих роль имен.

В номинальных шкалах, в которых отнесение отражаемого свойства к тому или иному классу эквивалентности осуществляется с использованием органов чувств человека, наиболее адекватен результат, выбранный большинством экспертов. При этом большое значение имеет правильный выбор классов эквивалентной шкалы – они должны надежно различаться наблюдателями, экспертами, оценивающими данное свойство. Нумерация объектов по шкале наименований осуществляется по принципу: “не приписывай одну и ту же цифру разным объектам”. Числа, приписанные объектам, могут быть использованы для определения вероятности или частоты появления данного объекта, но их нельзя использовать для суммирования и других математических операций.

Поскольку данные шкалы характеризуются только отношениями эквивалентности, то в них отсутствует понятия нуля, “больше” или “меньше” и единицы измерения. Примером номинальных шкал являются широко распространенные атласы цветов, предназначенные для идентификации цвета.

Шкала порядка (рангов)

Если свойство данного эмпирического объекта проявляет себя в отношении эквивалентности и порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления свойства, то для него может быть построена шкала порядка. Она является монотонно возрастающей или убывающей и позволяет установить отношение больше/меньше между величинами, характеризующими указанное свойство. В шкалах порядка существует или не существует нуль, но принципиально нельзя ввести единицы измерения, так как для них не установлено отношение пропорциональности и соответственно нет возможности судить во сколько раз больше или меньше конкретные проявления свойства.

В случаях, когда уровень познания явления не позволяет точно установить отношения, существующие между величинами данной характеристики, либо применение удобно и достаточно для практики, используют условные (эмпирические) шкалы порядка. Условная шкала – это шкала ФВ, исходные значения которой выражены в условных единицах. Пример шкалы порядка – шкала вязкости Энглера, 12-бальная шкала Бофорта для силы морского ветра.

Рисунок – Пример шкалы порядка (шкала Бофорта)

Широкое распространение получили шкалы измерений порядка с нанесенными на них реперными точками. К таким шкалам, например, относится шкала Мооса для определения твердости минералов, которая содержит 10 опорных (реперных) минералов с различными условными числами твердости: тальк – 1; гипс – 2; кальций – 3; флюорит – 4; апатит – 5; ортоклаз – 6; кварц – 7; топаз – 8; корунд – 9; алмаз – 10. Отнесение минерала к той или иной градации твердости осуществляется на основании эксперимента, который состоит в том, что испытуемый материал царапается опорным. Если после царапанья испытуемого минерала кварцем (7) на нем остается след, а после ортоклаза (6) – не остается, то твердость испытуемого материала составляет более 6, но менее 7. Более точного ответа в этом случае дать невозможно,

В условных шкалах одинаковым интервалам между размерами данной величины не соответствуют одинаковые размерности чисел, отображающих размеры. С помощью этих чисел можно найти вероятности, моды, медианы, квантили, однако их нельзя использовать для суммирования, умножения и других математических операция. Определение значения величин при помощи шкал порядка нельзя считать измерением, так как на этих шкалах не могут быть введены единицы измерения. Операцию по приписыванию числа требуемой величине следует считать оцениванием. Оценивание по шкалам порядка является неоднозначным и весьма условным, о чем свидетельствует рассмотренный пример.

Шкала интервалов (разностей)

Эти шкалы измерений в метрологии являются дальнейшим развитием шкал порядка и применяются для объектов, свойства которых удовлетворяют отношениям эквивалентности, порядка и аддитивности. Шкала интервалов состоит из одинаковых интервалов, имеет единицу измерения и произвольно выбранное начало – нулевую точку. Пример шкалы интервалов – летоисчисление по различным календарям, в которых за начало отсчета принято либо сотворение мира, либо рождество Христово и т. д. Температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта и Реомюра также являются шкалами интервалов.

Рисунок – Пример шкалы интервалов (Температурные шкалы Цельсия и Фаренгейта)

На шкале интервалов определены действия сложения и вычитания интервалов. Действительно, по шкале времени интервалы можно суммировать или вычитать и сравнивать, во сколько раз один интервал больше другого, но складывать даты каких-либо событий просто бессмысленно.

Шкала интервалов величины Q описывается уравнением Q = Q_о + q[Q], где q – числовое значение величины; Q_о – начало отсчета шкалы; [Q] – единица рассматриваемой величины. Такая шкала полностью определяется заданием начала отсчета Q_о шкалы и единицы данной величины [Q].

Задать шкалу практически можно двумя путями. При первом из них выбираются два значения Q_о и Q₁, величины, которые относительно просто реализованы физически. Эти значения называются опорными точками, или основными реперами, а интервал (Q₁ ~ Q_о) – основным интервалом.  Точка Q_о принимается за начало отсчета, а величина (Q₁ -Q_о)/n=[Q_о] за единицу Q. При этом n выбирается таким, чтобы [Q] было целой величиной.

Рисунок – Пример шкалы отношений

При втором пути задания шкалы единица воспроизводится непосредственно как интервал, его некоторая доля или некоторое число интервалов размеров данной величины, а начало отсчета выбирают каждый раз по-разному в зависимости от конкретных условий изучаемого явления. Пример такого подхода – шкала времени, в которой 1с = 9192631770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. За начало отсчета принимается начало изучаемого явления.

Шкала отношений

Шкала отношений описывает свойства эмпирических объектов, которые удовлетворяют отношениям эквивалентности, порядка и аддитивности (шкалы второго рода – аддитивные), а в ряде случаев и пропорциональности (шкалы первого рода – пропорциональные). Пример шкалы отношений – шкала массы (второго рода), термодинамической температуры (первого рода).

В шкалах отношений существует однозначный естественный критерий нулевого количественного проявления свойства и единица измерений, установленная по соглашению. С формальной точки зрения этот вид шкал измерений является шкалой интервалов с естественным началом отсчета. К значениям, полученным по этой шкале, применимы все арифметические действия, что имеет важное значение при измерений физических величин.

Рисунок – Пример абсолютной шкалы (шкала температур Кельвина)

Шкалы отношений – самые совершенные. Они описываются уравнением Q = q[Q], где Q – ФВ, для которой строится шкала, [Q] – ее единица измерения, q – числовое значение ФВ. Переход от одной шкалы отношений к другой происходит в соответствии с уравнением q₂ = q₁[Q₁]/[Q₂].

Абсолютные шкалы

Абсолютные шкалы – это шкалы, обладающие всеми признаками шкал отношений, но дополнительно имеющие естественное однозначное определение единицы измерения и не зависящие от принятой системы единиц измерения. Примером абсолютной шкалы могут стать шкалы с относительным величинам: коэффициенту усиления, ослабления и др. Для образования многих производных единиц в системе СИ используются безразмерные и счетные единицы абсолютных шкал.

Отметим, что шкалы наименований и порядка называют неметрическими (концептуальными), а шкалы интервалов и отношений – метрическими (материальными). Метрические и абсолютные шкалы относятся к разряду линейных. Практическая реализация шкал измерений в метрологии осуществляется путем стандартизации как самих шкал и единиц измерений, так и, в необходимых случаях, способов и условий их однозначного воспроизведения.

Изготовление измерительной шкалы своими руками

Видео о том, как самостоятельно сделать шкалу стрелочного прибора на примере изготовления шкалы амперметра.

Похожие материалы

Самый быстрый словарь в мире | Vocabulary.

com

ПЕРЕЙТИ К СОДЕРЖАНИЮ

0. абсолютная шкала температурная шкала, которая определяет абсолютный ноль как 0 градусов

1. абсолютно тотально и определенно; без вопросов

2. абсолютный спирт Спирт этиловый чистый (содержащий не более 1% воды)

3. устарело, больше не используется

4. абстракция, существующая только в уме

5. абсолютное значение действительное число независимо от его знака

6. 62″>

   абсолютный ноль самая низкая теоретически достижимая температура

7. абсолютно совершенный или полный или чистый

8. родовспоможение или относящееся к родовспоможению, используемое в родовспоможении или занимающееся им

9. ипсилатерально на той же стороне (тела) или на той же стороне (тела)

10. абсолютная высота звука способность определять высоту тона

11. абсолютное пространство физическое пространство независимо от того, что его занимает

12. абсолютность качество абсолютности

13. 94″>

    абсолютизм форма правления, при которой правитель ничем не ограничен

14. абсолютная величина (астрономическая) величина, которую имела бы звезда, если бы на нее смотрели с расстояния 10 парсеков (32,62 световых года) от Земли

15. апостольский или относящийся к апостолам или их учениям или происходящий от них

16. абсолютный порог Самый низкий уровень стимуляции, который человек может обнаружить

17. абсолютистский, относящийся к принципу неограниченной государственной власти

18. абсолютная вязкость мера сопротивления потоку жидкости под действием приложенной силы

19. 09″>

    абсолютистский, относящийся к принципу тоталитаризма

Что такое абсолютная температура? Определение и масштабы

Эта запись была опубликована 4 мая 2021 г. автором Anne Helmenstine (обновлено 19 августа 2021 г. )

---

Абсолютная температура — это измерение температуры по абсолютной шкале, где ноль — это абсолютный нуль.

По определению, абсолютная температура — это показание температуры, сообщаемое с использованием температурной шкалы, где 0 — абсолютный ноль. Другими словами, это температура объекта с использованием шкалы абсолютной температуры . Две абсолютные температурные шкалы – Кельвин (метрическая) и Ренкина (английская). Абсолютная температура также известна как термодинамическая температура.

Шкала Кельвина — это температурная шкала Международной системы единиц (СИ). Это абсолютная температурная шкала, определенная в которой постоянная Больцмана равна 1,380649 x 10 ^–23 джоуля на кельвин. Единицей шкалы Кельвина является кельвин (К), названный в честь Уильяма Томпсона (лорда Кельвина). Лорд Кельвин описал шкалу абсолютной температуры в 1848 году и оценил значение абсолютного нуля как -273 ^o  C.

Что вам следует знать об абсолютной температуре

• Значения температуры по абсолютной шкале не имеют символов градусов. Цельсия и Фаренгейта являются относительными шкалами, основанными на температуре замерзания воды, поэтому они используют символы градусов. Таким образом, хотя вы можете сказать, что температура тела составляет 98,6 ° F или 37 ° C, абсолютная температура составляет 310,5 K или 558,27 R. Иногда вы увидите температуру Ренкина, сообщаемую с символом градуса. Это отличает его от других типов «R», используемых в науке. Температуры Ренкина также используют ° Ra, чтобы различать шкалы Ренкина и Ремера и Реомюра.
• За исключением абсолютного нуля, любая температура на абсолютной шкале является положительным значением. Это основная причина, по которой многие уравнения требуют абсолютных температур.
• Абсолютная температура и относительная температура используют аналогичные шкалы (для основной метрической и английской шкал). Градус Цельсия равен интервалу между единицами Кельвина. Таким образом, повышение температуры на 1°С равносильно повышению на 1 К. Градус Фаренгейта равен интервалу между единицами Ренкина.
• При абсолютном нуле кинетическая энергия атомов и молекул имеет минимальное значение. Некоторые источники говорят, что атомы и молекулы имеют нулевую энергию, но это технически неверно. При нуле по абсолютной шкале молекулы имеют нулевую тепловую (тепловую) энергию, но у них все еще есть энтальпия, и они все еще вибрируют. Кроме того, определение абсолютной температуры основано на поведении идеального газа. Твердое тело может иметь несколько стабильных кристаллических структур при абсолютном нуле, но только одна из них имеет минимальную энергию.

Important Absolute Temperature Values ​​

Here are some important absolute temperature values:

Температура в помещении

	Kelvin	Rankine	Celsius	Fahrenheit
Absolute Zero	0	0	-273. 15	-459,67
Температура замерзания воды	273,15	491,67	0	32
0128	298.15	536.67	25	77
Body Temperature	310.15	558.27	37	98.6
Boiling Point of Water	373.15	671.67	100	212

Шкалы Цельсия и Фаренгейта равны при -40°, что составляет 233,15К. Шкалы Фаренгейта и Кельвина равны 574,59°.

Метрические и английские единицы измерения температуры

Для многих уравнений требуются абсолютные значения температуры. Итак, если у вас есть температура в градусах Цельсия или Фаренгейта, конвертируйте их в Кельвины или Ренкина, прежде чем включать их в уравнения. Преобразование из Кельвина или Ренкина в градусы Цельсия или Фаренгейта после выполнения расчета.